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MISE AU POINT ET FABRICATION EN LIGNE SUR LE SITE DE L’UTILISATEUR D’UN EMBALLAGE
SUPPORT DE PRODUIT ALIMENTAIRE 100% RECYCLABLE
- Emballage « skin pack » éco-conçu Société MERALLIANCE
PRESENTATION DU PROJET
Meralliance est une entreprise spécialisée dans le traitement des protéines marines,
principalement par salage, fumage et découpe à l’attention des consommateurs, via
notamment les marques de distributeurs.
Dans le cadre de cet appel à projets, les travaux ont porté sur l’amélioration de la recyclabilité
d’emballages pour aliments frais « gras » de type saumon fumé, formés principalement d’un
support rigide entouré d’un film protecteur. Pour ce faire, l’étude a consisté notamment à :
1. Mettre au point un emballage :
Dont on pourra séparer complètement chaque élément (carton et film plastique) ;
Dont la partie support en carton ne sera pas souillée et sera donc recyclable à 100%
(vs 0% à ce jour dans le standard actuel) ;
Dont la quantité de film utilisée pour l’ensemble des fonctionnalités requises sera
diminuée d’au moins 30% par rapport aux standards actuels (épaisseur de référence :
180 microns) ;
Mettant en jeu des films potentiellement recyclables ;
Dont l’impact environnemental sera objectivement moindre que les solutions
actuelles optimisées, sans dégradation significative des fonctionnalités attendues ;
2. Mettre au point une ligne de fabrication adaptée aux performances industrielles de
production, de sorte à maîtriser l’impact économique lors de la mise en marché, dans des
secteurs très sensibles aux prix de ventes.
Les actions à mener concernent donc :
1. L’emballage via
- la définition des fonctionnalités à satisfaire tout en testant l’impact sur la stratégie d’achat
des clients et des consommateurs du recyclage : les marges de valeur associées à cette
stratégie devront être définies ;
- la mise au point des caractéristiques techniques des matériaux carton et plastique ;
- une communication efficace pour guider le consommateur dans son geste de tri et
assurer ainsi un recyclage effectif.
2. La machine : pour cela, le travail visera à mettre au point une ligne complète, à savoir du
produit à emballer jusqu’à l’emballage primaire réalisé.
METHODE DE DETERMINATION DES ELEMENTS
L’ELABORATION D’UN EMBALLAGE ECO-CONÇU
A PRENDRE EN COMPTE LORS DE
Le choix final d’emballage s’appuie sur des données issues d’une analyse globale permettant
de cribler les éléments à intégrer lors d’une démarche d’éco-conception. Cette analyse, qui a
porté sur un choix de support et de films, est basée sur une méthodologie prenant en compte
quatre paramètres:
1- Environnemental, via notamment une ACV de l’emballage, l’assurance d’une bonne
recyclabilité de l’emballage et une analyse de légitimité au sein du secteur
 En particulier, pour assurer la recyclabilité de la partie films, les films qui la composent
doivent être, si possible, mono-matériaux ou faits de matériaux compatibles entre eux. La
partie support en carton devra également être recyclable.
2- Toxicologique, afin d’assurer la sécurité sanitaire des aliments contenus
 Pour assurer la protection sanitaire du produit contenu dans un emballage sous vide,
celui-ci doit être emprisonné dans une enveloppe plastique barrière qui doit également
s’ouvrir aisément lors de l’utilisation du produit. Le principe d’un film inférieur et supérieur,
habituellement utilisé dans ce type de conditionnement, doit donc être conservé.
 Dans le cas du saumon, produit gras, l’exsudat doit être piégé tout au long de sa durée
de vie, rôle que peut tenir la plaque carton support. Cependant, des risques de migration
existent, et les molécules migrantes n’ont pas été encore clairement identifiées. La stratégie
s’est donc orientée vers l’introduction du produit seul dans son enveloppe. Pour piéger
l’exsudat, la meilleure solution est alors le principe du skin. Les deux films se plaquent l’un à
l’autre sur toutes les surfaces hors produit, et le film supérieur épouse totalement la forme du
produit. De fait, les possibilités d’échappement de l’exsudat sont plus faibles. Les films, non
imprimés, seront en PE associé à une barrière compatible.
Produit
Support
Film supérieur
Film du support (inférieur)
3- Logistique en termes de performance fonctionnelle et d’impact visuel
 En linéaire, le produit est présenté verticalement. Si le plaquage entre les deux films
supérieur et du support n’est pas assez fort, le produit peut exercer par gravité, une force sur
le film et ainsi entraîner :
-
La formation d’un espace pour l’exsudat ;
- La création d’une fuite, le produit glissant jusqu’au bord inférieur, donnant ainsi
l’impression que l’emballage n’est plus sous vide.
Le film du support (film inférieur) doit donc être bien soudé au film supérieur. En revanche,
cette force doit être supérieure à celle maintenant le film inférieur sur son support, au risque
que l’ensemble soit enlevé lors de l’utilisation du produit. Inversement, en maintenant trop
fortement le film inférieur, celui-ci ne pourra pas être désolidarisé du support lors de la
séparation en vue du tri sélectif final.
4- Economique, au travers des coûts d’acquisition, de transport et d’usage en production.
PREMIERES REFLEXIONS ET ACTIONS
Pour correspondre aux codes du marché, l’emballage ciblé doit copier la forme d’un plat
traiteur « Saumon » traditionnel. L’emballage de principe a donc été comparé avec des
solutions existantes, tout en considérant la relation entre fonctionnalité/prix/épaisseurs choisies
(cf. schémas ci-après).
Le support mis en place par l’entreprise Virgin Bio Pack a servi de base au projet. Virgin Bio Pack
a ainsi participé à la définition et à la concrétisation de ces travaux sur deux aspects majeurs :
Assurer la solidarisation du film inférieur à la plaque carton. Ce film est appelé « liner » ;
Mettre à disposition une plaque imprimée biface livrée avec son « liner », aux épaisseurs
adaptées (à la fois pour le liner mais aussi pour la plaque).
Dans cette configuration, la plaque devient un support de présentation et ne doit en aucun cas
être souillée durant le process de production. Or, la plaque actuelle, enfermée dans son
enveloppe plastique, sert, tout au long du process, de véhicule aux tranches, et ce, du
trancheur, jusqu’à l’étape ultime de conditionnement. Celle-ci, même plastifiée, peut donc se
graisser, de par sa fonction transport et sa fonction support produit.
Le process a donc été pensé sans plaque support. La plaque éco-conçue ne doit donc arriver
qu’en toute dernière étape de production et n’être manipulée qu’après conditionnement.
C’est l’objet de la phase 2 du projet.
MDD sans étui
Slice pack
MDD avec étui
Eco Conçu
AVANT OUVERTURE
APRES OUVERTURE
annexe 1
Plat Traiteur Classique sans
étui
film supérieur PA/PE
plaque imprimée (carton recyclé,
impression sous face par film
collé, contact alimentaire sur
face par film teinté collé), prise plaque
entre deux films plastique avec
mise sous vide et soudure sur le
pourtour. Le film inférieur est
thermoformé pour se creuser
produit
carton imprimé
film PE teinté collé sur plaque
teinte or / argent / blanc
film PE teinté collé sur plaque
film inférieur PE/PA
Plat Traiteur Classique avec
étui
étui fermé en carton recyclé
imprimé
film sup neutre
idem plat traiteur classique mais
avec emballage secondaire étui
carton imprimé. Dès lors le film
supérieur et la plaque ne sont
plus imprimés
carton neutre
Slice Pack
plaque mousse polyuréthane
(contact alimentaire par film
collé) produit recouvert par un
film sup imprimé posé sur la
plaque par operculage sur
machine spéciale
film sup spécial imprimé
produit
plaque
film PE neutre (protection alimentaire)
mousse polyuréthane
Eco Conçu
plaque imprimée carton
polyuréthane (contact alimentaire
par film collé) produit recouvert
plaque
par un film sup imprimé par
operculage sur machine spéciale
Skin Pack
film de type skin inférieur et
supérieur, neutre ou teinté dans
la masse. Le un film inférieur
creusé en forme de barquette
par thermoformage en continue
sur la machine de
conditionnement. Suremballage
avec un étui carton imprimé
film sup skin neutre
produit
film PE neutrepelable
carton imprimé
impression double face
film sup skin neutre
produit
film inf skin compatible
multicomposant teinté
étui fourreau en carton recyclé imprimé
ELABORATION DU SKIN-PACK ECO-CONÇU
1. Le support carton
Dans le cadre du projet visé, la plaque est un vrai support de présentation. Pour assurer sa
recyclabilité, celle-ci ne doit être en aucun cas souillée, ni durant le process de production, ni
durant la présentation en linéaire, ce qui n’est pas le cas des emballages actuels. Pour cette
raison, et comme expliqué ci-dessus, la plaque éco-conçue ne sera ajoutée qu’en toute
dernière étape, une fois le produit gras conditionné. De cette façon, seul le film sera en contact
avec le produit gras.
RAPPEL DES OBJECTIFS
:
L’optimisation du poids, de la structure, la détermination du sens des fibres le plus efficace, le
couchage et l’impression, ont du être étudiés au plus juste pour que, tout au long de sa durée
de vie de 30 jours en réfrigérateur (0° - 4°C) :
Le carton reste rigide, sans effet de tuilage1 latéral, et avec un tuilage longitudinal
maîtrisé et faible (<1 cm) ;
Le liner ne se décolle en aucun point durant toute la durée de test ;
Lors de sa séparation, le liner emporte moins de 5% de carton avec lui (test poids
avant/après séparation) ;
Le carton, une fois le liner ôté, ne soit en aucun cas souillé dans toute ou partie de sa
structure.
Les différents travaux et tests réalisés pour une application :
en produit frais en rayon 4°C,
de durée de vie de 30 jours,
en position verticale,
avec une tension du film supérieur nécessitée par le conditionnement sous vide,
ont donc permis d’établir que l’utilisation d’un carton comme support primaire d’emballage
nécessite d’en maîtriser la déformation, laquelle est liée au caractère hydrophyle du carton.
Pour cela, les caractéristiques nécessaires pour limiter cette déformation au fil de la
conservation du produit sont les suivants :
- la maîtrise du sens des fibres du carton ;
- Un format de 15x23 cm maximum ;
- Un poids de 450 g/m2 lequel permet de mieux répartir les forces de déformation ;
- Un design de type barquette via un retour de 1 cm sur les quatre côtés.
En conclusion, si l’on souhaite conserver un carton recyclable et
de coût abordable, il faut à la fois en neutraliser l’humidité et en
limiter la déformation, et ce, grâce à une découpe particulière et
une géométrie créant des lignes de force. Les rebords devraient
remplir ce rôle. Pour ce nouveau design, la ligne de
conditionnement a dû être repensée (une plaque « plate » ou à
rebord ne se travaille pas de la même manière). Virgin Bio Pack
a mené ces travaux avec des sociétés spécialisées.
2. Le liner
RAPPEL DES OBJECTIFS
:
Les objectifs définis étaient les suivants :
Recyclabilité du film
Epaisseur du film < 50 microns.
Film soudable au film supérieur
Solution économiquement adaptée.
Le carton est hydrophile. Une face étant étanchéifiée par le liner, l’humidité lui fait prendre du volume et
s’étend donc de manière asymétrique. C’est l’effet de tuilage.
1
Pour répondre à ces exigences, une base PE a été choisie sur les deux faces pour ses propriétés
scellantes : de cette façon, le liner peut à la fois tenir sur un support carton verni et se coller au
film supérieur de type skin.
Cependant, le PE n’est pas barrière au gaz. Une autre résine compatible avec le PE doit donc
être ajoutée en couche fine pour conférer à l’emballage sa propriété barrière.
L’EVOH a ainsi été sélectionné comme barrière et devra être intégré en sandwich entre deux
couches de PE car il craint l’humidité. En revanche, l’EVOH, aussi souple que le PE, ne permettra
pas une impression de qualité.
Pour rester dans un ratio EVOH/(PE+EVOH+PE)<20% (condition d’éligibilité au recyclage),
l’épaisseur de PE doit être d’au moins 20 microns. A ce jour, pour le prototype testé le ratio est
inférieur à 20%. Des tests CEREC demandés par Virgin Bio Pack ont permis de confirmer la
recyclabilité du support carton.
Contrainte réelle et « psychologique » de la pelabilité du liner.
Le liner est collé au support carton sur une couche type « vernis » et sert alors de support
« collant » au film skin supérieur.
Lors de l’utilisation de l’emballage, le skin doit pouvoir être éliminé sans que le liner ne se
décolle. Le liner est ensuite, et dans un second temps seulement, désolidarisé du carton en vue
de son recyclage.
La répartition des forces collantes et des matériaux doit donc être étudiée précisément pour
assurer, d’une part, que le liner ne se décolle pas avant le skin et, d’autre part, qu’aucune fibre
de carton ne soit emportée lors de son décollement. En effet, s’il reste des fibres, l’utilisateur aura
du mal à juger de la bonne réalisation de son geste.
3. Le film supérieur
RAPPEL DES OBJECTIFS
:
Le choix du film supérieur doit être étudié avec le plus grand soin de sorte que, durant toute sa
durée de vie de 30 jours en réfrigérateur (0° - 4°C) :
Le film ne se décolle du liner en aucun point durant cette même durée de test ;
Le film soit si possible recyclable ;
Son épaisseur ne dépasse pas 75 microns ;
Il soit soudable au film supérieur ;
Il permette au produit emballé de rester en place ;
Il piège les exsudats.
En effet, le film supérieur, une fois posé, doit permettre la solidarisation des quatre rebords de
l’emballage. Son décollement est donc particulièrement délicat et nécessite une bonne
accroche du liner, sans que ce dernier n’entraine de carton.
Pour répondre à ces différentes exigences, un film skin a donc été sélectionné. Celui-ci sera,
comme le liner, à base de PE et sera associé à l’EVOH comme barrière.
Les supports plastiques n’auront pour fonction que celle de protection du produit : la fonction
d’impression, en particulier, a été abandonnée, afin de limiter au mieux les migrations d’encre
au travers des films vers le produit contenu.
Par conséquent, l’épaisseur du film supérieur sera supérieure à celle du liner, la fonction de
protection étant plus importante et le risque de déformation autour du produit plus fort. Sur le
support testé, le ratio EVOH/(PE+EVOH+PE) reste inférieur à 20% et répond aux objectifs fixés. La
pose de ce film supérieur a ainsi nécessité un outillage 3D, mis à disposition par la société
MONDINI, en partenariat avec la société Virgin Bio Pack.
En conclusion, les épaisseurs de film ont été optimisées afin de remplir les
critères techniques requis et de fait, ceux de recyclabilité. L’emballage écoconçu et l’automatisation complète de la ligne seront lancés simultanément,
de sorte à proposer une solution compétitive aux clients distributeurs.
CONCLUSION
S’appuyant sur le modèle classique de skin-pack, le projet porté par Meralliance et réalisé en
collaboration avec Virgin Bio Pack, a reposé sur la conception d’un emballage allégé et le plus
recyclable possible, tout en assurant la conservation des caractéristiques techniques exigées
pour ce genre de produit.
Pour cela, l’emballage comporte deux parties distinctes : un support en carton et une fraction
plastique. Le film plastique est lui-même formé d’une couche inférieure, le « liner », solidaire du
papier carton et sur laquelle repose le produit gras, et d’une couche supérieure « moulée » sur
l’aliment. Par ailleurs, celui-ci présente une rigidité stable dans le temps via une structure 3D
aujourd’hui optimisée.
Afin d’assurer une recyclabilité globale de l’emballage, le travail a porté principalement sur:
1. La séparabilité du plastique et du carton, qui reste ainsi exempt de tout résidu gras, et
assure alors le recyclage du support carton: le consommateur sera informé via une
consigne de tri sur l’emballage de la séparabilité facilitée des différents matériaux et
guidé dans son geste de tri afin d’orienter les différents éléments vers le bac concerné ;
2. La nature des matériaux contenus dans les couches plastiques, qui permet à la fois
une bonne scellabilité et la conservation de l’aliment et de ses propriétés
organoleptiques. Afin d’assurer une soudabilité optimale entre liner supérieur et skin
inférieur, le PE a été choisi comme résine principale. Les propriétés barrières sont, quant à
elles, assurées par l’EVOH (en remplacement du PA) apposé en couche intermédiaire
fine (13 à 14 % de l’épaisseur totale).
L’emballage conçu reste en finalisation. Virgin Bio Pack doit encore assurer l’assurance de sa
non déformation dans le temps. Une mise sur le marché de produits utilisant cette
technologie est attendue d’ici fin 2014, tandis que la version actuelle du support éco-conçu
a d’ores et déjà reçu les récompenses suivantes :
Sélectionnée et exposée au concours des Innovations du SIAL 2012, région Bretagne
Oscar Emballage 2012 (emballage magazine) catégorie Environnement.